鍋爐四管漏泄的原因分析及對策

鍋爐四管漏泄的原因分析及對策

1鍋爐及其鍋爐漏泄元寶山煤礦擁有三座機(jī)組和鍋爐。1號爐是由瑞士蘇爾壽設(shè)計制造的低粘度復(fù)合循環(huán)鍋爐。1978年交付，運行15.14。2號直接爐是德國斯坦繆勒公司生產(chǎn)的直接亞洲鍋爐。1985年12月交付，運行10.14和10號。1號和2號鍋爐的結(jié)構(gòu)是傾斜的半塔式結(jié)構(gòu)。采用風(fēng)扇磨碎法制備粉末系統(tǒng)。將噴嘴放置在四個壁的冷壁上，并以6或8個角的形式直接燃燒。因此，整個爐的燃燒對磨煤機(jī)的依賴很大。由于低熱負(fù)荷，鍋爐的角部會產(chǎn)生較大的額外負(fù)荷。3號鍋爐為哈鍋制造的亞臨界強制循環(huán)汽包爐,于1997年11月投產(chǎn),已累計運行16×103?h,由于設(shè)計、制造及安裝等原因,鍋爐投產(chǎn)以來“四管”漏泄問題較為突出.據(jù)統(tǒng)計自1999年1月1日至2002年2月末,三臺機(jī)組非停58次,其中由于鍋爐漏泄造成的非停30次,占總非停次數(shù)的51.7%.其中1999年非停12次;2000年非停11次;2001年非停7次;2002年截止到2月末非停2次.隨著鍋爐服役年限的增加,由于設(shè)計、制造、安裝以及結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的一些隨機(jī)的、不可預(yù)見的問題逐漸暴露出來,目前這些問題是造成鍋爐漏泄的主要原因.2統(tǒng)計與分析鍋爐泄漏2.1根據(jù)鍋爐數(shù)量計算從表1中可以看出,1號爐漏泄呈下降趨勢,2號爐、3號爐呈不同程度的上升趨勢.2.2號爐水冷壁漏泄率總漏泄次數(shù)的確定從表2中可以看出,1號、2號爐主要是水冷壁漏泄,其中1號爐水冷壁漏泄占總漏泄次數(shù)的84.62%,2號爐水冷壁漏泄占總漏泄次數(shù)的67.86%;3號爐主要是再熱器漏泄,占總漏泄次數(shù)的45.83%,其次是水冷壁漏泄,占漏泄總次數(shù)的29.17%.因此1號、2號爐的治理重點仍為水冷壁,3號爐的治理重點為再熱器和水冷壁.2.3漏泄的原因分析漏泄原因統(tǒng)計結(jié)果列于表3,可以看出在三臺爐3年的65次漏泄中,漏泄的主要原因為焊接缺陷,由焊接缺陷造成的漏泄占漏泄總次數(shù)的33.85%.其次為管材原始缺陷和角部應(yīng)力裂紋,由于此兩種原因造成的漏泄分別占漏泄總次數(shù)的18.46%和15.38%.3主要問題是鍋爐的加熱表面3.111.robot對加熱表面的主要問題和原因的分析3.1.1壁厚三.3.排帶管冷壁1)+12m、+28m四角水冷壁膜鍛件焊口及角部水冷壁由于存在局部高應(yīng)力裂紋,導(dǎo)致頻繁漏泄.2)水吹灰區(qū)域墻過圍帶管存在水擊裂紋,共60根圍帶管裂紋最為嚴(yán)重,整個圍帶管迎水側(cè)裂紋密布,深度在1～1.5mm左右.墻式過熱器吹灰器區(qū)域焊口存在水擊裂紋.墻式過熱器出入口聯(lián)箱處向爐內(nèi)漏風(fēng).3)+24m水冷壁水吹灰器吹掃區(qū)域存在大量熱疲勞裂紋,裂紋為橫向,長度為2～3mm.4)1號～6號噴燃器附近水冷壁(兩側(cè)各2m上下共4m的區(qū)域)存在高溫硫腐蝕坑,腐蝕坑深0.5～1.5mm,總面積為160m2.5)斜坡水冷壁由于灰礁磨損,現(xiàn)壁厚測量值為4.5～5mm,原始管為φ30mm×6.3mm.3.1.2耐磨瓦部位.1)+72～+77.4m省煤器角部由于煙氣走廊,造成彎頭局部磨損,壁厚測量值普遍在3.5mm以下,嚴(yán)重的部位測量值2.5mm(原始φ38mm×5mm).省煤器表層管防磨瓦部分脫落.2)一級再熱器7層下南側(cè)彎頭內(nèi)壁有腐蝕坑,深度達(dá)1.9mm;6層上北側(cè)彎頭內(nèi)壁400mm長度范圍內(nèi)有100個腐蝕坑,深度在0.5～1.5mm.3)二級再熱器懸吊管有近100處渦流磨損坑,渦流坑深1～2mm;表層管防磨瓦全部燒損鼓包.3.221.robot的主要問題3.2.1高溫硫腐蝕坑深18號噴燃器水冷壁斜坡水冷壁管普遍減薄,壁厚測量值3.0～3.5mm.1號～8號噴燃器附近水冷壁存在高溫硫腐蝕坑,腐蝕坑深0.5～1.5mm,總面積為140m2.3.2.2懸吊管原始防磨瓦偏短1)省煤器彎頭由于煙氣走廊的影響飛灰磨損比較嚴(yán)重,經(jīng)測量17層北側(cè)省煤器下1外圈彎頭壁厚測量值為1.7～2.5mm(原始管φ38mm×4mm),北側(cè)大回程直角彎頭測量值為2.0～2.5mm.2)16～18層懸吊管原始防磨瓦偏短,懸吊管普遍減薄2.5～3mm.3.331.robot的主要問題3.3.1冷壁和水的主要問題水冷壁膜片制造焊口和焊縫質(zhì)量差,存在大量咬邊缺陷.3.3.2后屏再熱器材質(zhì)段采用金相分析,導(dǎo)致金相出現(xiàn)漏洞,造成材質(zhì)缺陷,成為引發(fā)工程中的主要原因1)末級再熱器僅外側(cè)三個管圈靠近入口處材質(zhì)為TP304,其他為鋼研102和少量12Cr1MoV;后屏再熱器為少量的TP304H、鋼研102,其它為15CrMo.選擇材質(zhì)裕度小,管材容易過熱,超溫問題嚴(yán)重.2)1999年9月3日對末級再熱器爆管的管段送到遼寧電力科學(xué)研究院進(jìn)行金相分析,確認(rèn)因為管子超溫造成晶粒粗大,產(chǎn)生沿晶裂紋最終因強度不足而爆管.3)1999年對后屏再熱器化學(xué)取樣,進(jìn)行金相分析,確認(rèn)后屏再熱器的鋼研102材質(zhì)段有脫碳現(xiàn)象,15CrMo材質(zhì)段輕度球化,12Cr1MoV材質(zhì)段出現(xiàn)中度球化.4)由于在工廠制造時,管材的質(zhì)檢工作未作好,造成管材原始缺陷較多.3.4鍋爐泄漏的原因分析3.4.1管壁水冷壁的熱應(yīng)力發(fā)生變化主要影響了結(jié)構(gòu)應(yīng)力和熱應(yīng)力的疊加1)1號鍋爐采用切圓燃燒方式,6臺噴燃器分別布置在四面水冷壁上,因此爐膛角部的溫度相對較低,運行中如果燃燒調(diào)整不良,火焰中心偏斜,則造成某一角部的溫度水平更低,特別是在磨煤機(jī)運行后期或磨煤機(jī)定檢時,爐膛的熱負(fù)荷分布及火焰充滿度更差.以上結(jié)果則造成角部水冷壁輻射吸熱量大為減少,角部管子壁溫因低于中間部位的管子壁溫而產(chǎn)生膨脹差,加之鍋爐采用半塔式布置,水冷壁高達(dá)78m,這必然會產(chǎn)生較大熱應(yīng)力.另外,爐膛負(fù)壓的波動值過大,或有時操作不當(dāng)瞬間正壓運行,會產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力,其與結(jié)構(gòu)應(yīng)力和熱應(yīng)力疊加的結(jié)果無疑會增大角部的應(yīng)力水平,并且隨負(fù)壓的波動而呈交變狀態(tài),加劇了各種隱含破壞性缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展.2)鍋爐四角部位水冷壁在制造和組裝的過程中必然要產(chǎn)生一定的殘余附加應(yīng)力,如安裝時因無法進(jìn)行熱處理而產(chǎn)生的附加焊接應(yīng)力、因強力對口而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力等,這些應(yīng)力疊加后構(gòu)成很高的結(jié)構(gòu)應(yīng)力.在鍋爐運行時應(yīng)力分布的稍許變化就可導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力的急劇升高而將水冷壁管或間隙板拉裂.另外,因膨脹值不同還會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,熱應(yīng)力與結(jié)構(gòu)應(yīng)力的疊加勢必加劇各種缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展.3)膜鍛水冷壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,膜鍛件焊口處角部尖銳而成為應(yīng)力集中點.3.4.2水吹灰器區(qū)域存在加工裂紋三臺機(jī)組鍋爐均燃用元寶山老年褐煤,該煤種灰分大、灰熔點低,易結(jié)礁;熱值低且不穩(wěn)定.因此鍋爐對蒸汽及水吹灰器的依賴性極強.我廠蒸汽及水吹灰器投入率在全國處于領(lǐng)先地位,但是由此給鍋爐帶來的負(fù)面影響是極其嚴(yán)重的.1號、2號爐對流受熱面的漏泄基本是由于蒸汽吹灰器吹損減薄造成的,而三臺鍋爐水冷壁水吹灰區(qū)域因水吹灰時產(chǎn)生熱沖擊而造成的疲勞裂紋就更為嚴(yán)重.3號爐運行僅16000h,因水吹灰造成的吹灰器區(qū)域水冷壁裂紋已達(dá)2mm深.1號、2號鍋爐的水吹灰器區(qū)域的水冷壁裂紋經(jīng)過這幾年的治理有所控制,但又出現(xiàn)了焊口熱影響區(qū)的裂紋的新問題.3.4.3熱值變化導(dǎo)致鍋爐附加應(yīng)力由于我廠一直未能實現(xiàn)混煤,而平局各礦來煤的熱值偏差很大,以2號爐為例,在60萬負(fù)荷下,給煤量波動范圍達(dá)120t,因熱值變化而導(dǎo)致負(fù)荷的波動在30～50MW之間,由于鍋爐負(fù)荷的變化必然給鍋爐帶來很大的附加溫度應(yīng)力,再加之因鍋爐本體結(jié)構(gòu)特點和安裝原因存在的殘余結(jié)構(gòu)應(yīng)力,二者疊加極易造成漏泄.3.4.4因煤中“三公”斷銷子造成的跳機(jī)事故由于煤中“三塊”造成磨煤機(jī)分離器回粉管堵塞而造成瞬間落粉;給煤機(jī)因煤中“三塊”斷銷子造成的跳磨煤機(jī);熱工、電氣直流接地而造成的跳機(jī)事故;鍋爐結(jié)礁被迫減負(fù)荷的劇烈變化等等造成的附加應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)應(yīng)力相疊加,勢必造成應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展,從而造成水冷壁漏泄.4處理對策4.1檢查治理.成立以生產(chǎn)廠長為組長的鍋爐“四管”漏泄治理技術(shù)攻關(guān)小組,以解決1號爐四角水冷壁高應(yīng)力裂紋和3號爐二級再熱器改造為重點,加大鍋爐受熱面普查力度和擴(kuò)大受熱面普查范圍.鍋爐分公司的技術(shù)組和受熱面工作組成員將全部參與受熱面普查中去,實行分片承包.充分利用各次大小修的機(jī)會并輔以各種檢查和檢測手段對吹灰區(qū)域裂紋、焊口缺陷、管材原始缺陷、水冷壁附件、水冷壁咬邊、熱疲勞裂紋、密封盒焊縫進(jìn)行檢查和治理.對檢查難度較大的部位加大換管的頻度;同時也充分利用超水壓實驗的輔助手段,解決不易查到的問題和部位.利用大小修機(jī)會重點進(jìn)行鍋爐焊口和焊縫的檢查.1號鍋爐可統(tǒng)計焊口58544道,其中著色檢驗的5970道,占總焊口的10.2%,超聲波或射線的焊口52574道,占總焊口的89.8%.在2002年1號爐大修期間計劃對噴燃器、抽爐煙口、吹灰器孔、+(4～85.5)m11426道水冷壁焊口及1560道吹灰器墻盒焊縫進(jìn)行檢驗,占總焊口的22.2%.由于工期原因檢查不完的焊口在以后的大小修中逐步檢驗.2號鍋爐可統(tǒng)計焊口88962道,其中著色檢驗的20453道,占總焊口的22.99%,超聲波或射線的焊口68509道,占總焊口的77%.在2002年2號爐春季小修期間計劃對噴燃器、抽爐煙口、吹灰器孔、人孔門、14364道水冷壁焊口及所有疏放水、排空氣、噴水管路原始焊口100%進(jìn)行檢驗.3號鍋爐在2000年的小修中檢查焊口44516道,發(fā)現(xiàn)缺陷411處.2001年小修中檢查焊口8982道,發(fā)現(xiàn)缺陷450處.2002年重點進(jìn)行水冷壁的焊口檢查.4.2加強熱敏面管理4.2.11.1熱處理1水冷壁管加固方案①對+12m剛性梁四角加裝爐本體膨脹指示器,監(jiān)視爐本體的冷熱態(tài)膨脹是否正常.②松動+12m、+28m鋼梁鉸接支座銷釘,防止銷釘銹死后,將角部梳形板焊縫拉裂.對+12m整個圈梁進(jìn)行全部保溫,保證圈梁不受環(huán)境溫度影響,減少四角向爐內(nèi)漏風(fēng).③在1997年改造的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對+28m角部邊緣四根水冷壁管進(jìn)行改造,將φ30m×5m水冷壁管改為φ38m×8.8m的水冷壁管,以增強角部水冷壁管抗拉能力,并保證對接焊口躲開應(yīng)力集中區(qū),焊口局部采用標(biāo)準(zhǔn)的變徑管接頭.④將+12m、+28m的水冷壁膜鍛件剔除,恢復(fù)原來的膜式水冷壁結(jié)構(gòu),同時在圈梁上下5m范圍內(nèi)對角部每隔500mm加裝一道梳形板進(jìn)行補強,防止角部間隙板開裂.⑤采用新的無對接間隙板鰭片管,對南北斜坡最邊緣的第一根水冷壁管進(jìn)行更換(原邊緣管一側(cè)為雙層間隙板,無法進(jìn)行檢查).更換后在外部做一密封墻盒并在盒內(nèi)部灌注搗打料進(jìn)行密封.⑥重新對+28m墻過出入口聯(lián)箱墻盒進(jìn)行密封.⑦對存在水擊裂紋的墻過圍帶管進(jìn)行更換.⑧+24m水冷壁更換膜式壁15件.⑨噴燃器兩側(cè)水冷壁腐蝕區(qū)域外部有噴口鋼梁遮擋,無法進(jìn)行更換,需對水冷壁高溫腐蝕嚴(yán)重的部位總計160m2使用電弧噴涂工藝進(jìn)行防腐噴涂.⑩斜坡水冷壁加防磨瓦2000件.2防磨瓦的更換更換省煤器南側(cè)彎頭300件,更換角部彎頭92件,直管段更換4000mm,表層管及懸吊管防磨瓦整理.②更換一層腐蝕坑嚴(yán)重的一級再熱器彎頭440件.③更換壁厚測量值小于3.92mm和有渦流磨損坑的二級再熱器懸吊管,吹灰通道表層管防磨瓦全部更換.4.2.22號探井儀的加熱表面處理12冷水壁處理在秋季小修中對斜坡水冷壁加防磨瓦6000件.對水冷壁高溫腐蝕嚴(yán)重的部位總計140m2使用電弧噴涂工藝進(jìn)行防腐噴涂.2更換測彎頭和減磨瓦①在2號爐2002年春季小修中對省煤器所有彎頭進(jìn)行壁厚測量,更換測量值小于2.3mm的彎頭和17層省煤器下1外圈彎頭、北側(cè)大回程直角彎頭.其余磨損超標(biāo)的彎頭在秋季小修中更換.②在2002年秋季小修中對16～18層懸吊管加短防磨瓦6000件.4.2.3水冷壁治理1)對末級再熱器和后屏再熱器進(jìn)行改造,計劃在2002年春季小修中進(jìn)行.末級再熱器全部更換為TP304H;后屏再熱器外一圈全部更換為TP304H,外2～7圈全部更換為T91,外數(shù)8～18圈全部更換為12Cr1MoV.2)對于水冷壁主要對吹灰區(qū)域焊口和水冷壁咬邊進(jìn)行治理.吹灰區(qū)域焊口采用小防磨瓦進(jìn)行遮擋.水冷壁咬邊治理首先從80臺吹灰器附近開始,工作量大約10000m焊縫.3)3號機(jī)組再熱器冷段管道增設(shè)16個剛性吊架并對26.7m層鋼梁進(jìn)行補強,鋪設(shè)冷再試驗管道,解決3號爐再熱器不能水壓的問題.4.3加強疾病預(yù)防4.3.1嚴(yán)格執(zhí)行維護(hù)工藝在檢修時嚴(yán)格執(zhí)行檢修工作包,從割管、管材檢驗、坡口加工、對口焊接、間隙板焊接到附件、保溫恢復(fù)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)鍋爐的檢修工藝要求.4.3.2施工前是否進(jìn)行100%無損檢驗加強鍋爐壓力容器監(jiān)督和金屬監(jiān)督工作.鍋爐承壓管道部件的焊接工作是否由合格焊工擔(dān)任;受熱面管子焊口是否進(jìn)行100%無損檢驗;爐外高壓汽水管道是否進(jìn)行100%檢驗;用于鍋爐受監(jiān)部件的材料在施工前是否進(jìn)行100%的無損檢測和材質(zhì)復(fù)查;對施工焊口是否進(jìn)行100%的無損探傷檢驗;使用和運行鍋爐壓力容器受監(jiān)焊口質(zhì)量是否符合鍋爐壓力容器監(jiān)察的規(guī)定等都要嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐壓力容器監(jiān)督和金屬監(jiān)督的有關(guān)規(guī)定.4.3.3制定考核管理辦法,對鍋爐漏泄要實行重獎重罰技術(shù)組和受熱面組成員全部參與受熱面普查,實行分片承包,責(zé)任到人,責(zé)任明確,加大考核力度,重獎重罰.以此來調(diào)動全體職工的積極性和受熱面治理的全員參與意識.同時制定了2002年非停目標(biāo)考核管理辦法,對鍋爐的“四管”漏泄造成